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淮南市通霸蓄电池有限公司
地 址:安徽省淮南市谢家集区合阜路北侧(工业园区)

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浅谈阀控型铅酸蓄电池在数据中心的应用与日常管理
编辑:淮南市通霸蓄电池有限公司   时间:2019-03-25

  一、安装环境及配套设施

  阀控型铅酸蓄电池安放位置各单位因设计及空间方面原因各不相同,经走访多个机房发现,有的蓄电池和UPS及直流设备在同一机房,有的单独设蓄电池间安放。但以下几个方面应引起设计和现场运维使用人员注意;

  A:机房环境温度:蓄电池室内环境温度应保持在20~25度,不宜过高也不宜过低,环境温度过高,会间接导致充电电流大,同时会加快蓄电池本体构件老化损坏速度。而过低的环境温度又会致使在充电时电池内部化学反应时氢气的产生过量和压力增大,导致过压后气体溢出后电解液失水。尤其是中国北方地区如河北省张北、内蒙古的乌兰察布、东北三省等地区最近几年处于数据中心机房建设高峰期,新的数据机房聚集;建设在以上地区,数据中心利用自然冷源优势使自身总体能耗降低很多,但以上地区属于高寒区域,冬季环境温度较低,如果电池室内不增加供暖设施很难保证电池在应急使用期达到正常设计放电时间,尤其是电池独立放置的房间更应引起重视!

  B:蓄电池室内应设置通风设施,如排风扇等,并根据实际机房位置和环境密闭情况每天定时启动次数和运行时间;及时将蓄电池在充放电过程中产生氢气排出,防止氢气浓度达到临界值时,维护作业或设备故障打火爆燃!

  C:放置蓄电池的电池架保持与地绝缘,此项主要是防止个别蓄电池出现故障漏液时,漏液液体与铁架联通放电,导致电池着火事故。如果电池架不与地线接通,在发生漏液时会延长时间,给维护巡检人员增加时间发现并避免事故发发生。

  二、蓄电池的存贮

  蓄电池在储存放置时的多个条件对蓄电池容量及寿命有直接影响。

  1、存储环境温度的影响

  存储时环境温度低对电池有利,温度越高电池能量自损失越大经有关蓄电池试验数据得知,5℃左右存储12个月时容量降低到75%左右;在30~40℃温度时,2个月就已经降低到70%,3个月容量就低于60%了。

  2、时间的影响

  同一蓄电池存储时间越长,内部存储的能量就越少;如果不定期及时补充电能,到使用时就有可能会无法正常投入运行。电池容量降到60%~80%左右时,就需要及时补充充电,使电池及时恢复容量,否则得不偿失。

  三、蓄电池的投入使用中应引起关注的事项

  蓄电池因内部电极及电解液等化学成分的因素,它的内部无时无刻不在产生着电-化学反应;因此,随着使用时间的延伸,内部电极化学成分和电解液会发生变质,有它自身的可使用周期,达到期限时,再怎么充电也无法恢复使用容量。所以,在使用时有效规避某些不正确的方式方法,可减少对电池的损害,从而达到延长服务时间的目的。

  1、过放电:蓄电池投入使用周期内如反复采用深度放电会缩短电池使用有效寿命,这就好比人的过劳死一样;

  2、涓流放电:反复多次采用小电流对电池放电,后再大电流,同样也会导致电池及早的退休;

  3、大电流充电:采用太大的电流充电时,电池内部会产生过量的气体,超出了电池本身电化学还原反应能力极限,导致电池内部压力增大,达到极限值时,轻则气体由安全阀排出而导致失水,时间长了会内部干涸失效;重则会造成爆炸事。

  4、浮充电及温度:环境温度过高一方面会间接导致蓄电池本体构件老化加速,另一方面也会也会导致充电电流变大;温度低又会造成内部反应时氢气过量产生压力增大,所以有效控制电池室内环境温度对蓄电池寿命益处多多;同时浮充电量实际是蓄电池在存放过程中的自身内部耗电量的一个及时补充,防止一旦市电异常投入使用时,蓄电池的实际有效使用容量打折,所以,应对不同品牌的蓄电池浮充电压及电流设置不同的数值,具体需参考蓄电池厂家给出的建议数据,不能一概而论。

  5、电池的故障更换:大型数量中心中,配置的蓄电池数量很多,且品牌、型号较为繁多;但有一点应引起注意,那就是各型号电池在安装完毕投产前,应根据相应蓄电池类别型号、数量和设计使用年限等因素配置相应数量的备用电池;并安排维护人员定期为各备用电池充电,保持蓄电池容量和电压正常;以备个别电池在使用期间出现异常(如单体蓄电池开裂、漏液、爬酸、内阻及电压异常、极柱电化蚀等等)时实行变更操作,及时更换异常电池,已保障机房供电正常。

  另外,备用电池数量配置足够也同时避免了不同批次蓄电池在同组中使用的缺陷。

  四、蓄电池的充、放电

  1、充电:充电初期采用恒流充电方式,后期采用恒压方式。

  蓄电池充电初期采用恒流方式,设置恒定电流值,到合适电压值时改用恒压充电方式(不同品牌设置值不同,应根据电池厂家建议数值设置),采取这种设置方式可很好的对蓄电池起到保护。

  恒压充电对电池在一定的意义上较合适,因为由于充电的持续进行,阳极的硫酸铅变成过氧化物,当充电持续进行,阳极板上开始产生O²,从而导致电压的突然升高,而恒压充电就控制了这个反应的发生;从而有力的保护了电池内部电极过度反应和电解液因反应剧烈后超压导致的溢出。

  初期充电电流控制在0.1C,在后期电池的充电电压应随室温的化适当进行调整,应随温度升高而降低或随温度的降低而适当提高(温度高时,用给定的电压充电需适当调大充电电流,温度低时调小),温度补偿系数为-5(-3.3)mV/℃/cell。

  2、放电:安装蓄电池的功能就是在外市电断电或外网电压波动较大时,利用蓄电池内的储存电荷进行供电,以保证相应用电设备电压不波动或不产生断电现象;所以,蓄电池容量的大小、以哪种形式放电、放电电流的大小、放电时间的长短对后端用电设备及用户至关重要!

  我们从各型蓄电池本体铭牌标注可以看到,不论什么样式的蓄电池,通常都以AH或W\KW标注容量C的大小,而蓄电池的容量

  C(AH)=放电电流(*A)×蓄电池开始放电到达到电压下限值(*V)时的时间(h);所以,当我们选用的蓄电池容量一定时,放电时间的长短、放电电流的大小和保持后端供电(放电)电压的高低是三个生死相依、相互依赖的孪生兄弟,一个变化,相应的另外两个都会变化。

  现实中大量的试验和实例使我们得知,

  0.1C(A)×10(h)=或≈1C(AH)

  而0.6C(A)×1(h)≈0.6C(AH)

  可是1C(A)×1(h)≠或<<标注值1C(AH)

  可以看出,蓄电池放电电流为0.6C时1小时所能释放出的能量仅为实际标称容量的60%左右,若再增大放电电流,会导致蓄电池实际放电使用容量与标称容量有差别;蓄电池终值放电电压的变化很大程度上也与放电电流大小有直接关联;另外还受环境温度影响很大。如电池室内环境温度超限,蓄电池的容量会相应打折;所以尽量避免在环境温度低于-15度和高于45度时使用,否则会对电池容量和有效使用寿命有严重影响。

  同时,设定的蓄电池终值放电电压也至关重要,在运维工作中不论是例行的蓄电池维护性放电还是应急状况下的设备自行放电都尽量不要重复越线,否则,蓄电池只能早期寿终罢工。

  五、蓄电池容量计算及选择

  UPS电池计算公式通常有两种方法:

  1、恒流法:

  C=(PL×T)/(Vbat×η×K)

  其中:

  C---蓄电池容量(Ah)、PL―设备输出功率(W)、T―电池后备时间(h)、Vbat―电池组电压(Vdc)、η―设备逆变效率(0.90-0.95,根据设备机型选取)、K―电池放电效率(系数)。

  K的选取按照下表:

  由计算结果,确定电池的容量C(*Ah)数,根据不同品牌电池相选取适合于现场设备备用时间的的蓄电池,一般情况下配置会大一个等级。

  2、恒功率法:

  W=PL÷(N*6*η)

  其中:

  PL--设备额定输出的有功功率(KW);N--12V的电池数量;η--逆变器效率。先计算出单体电池所需功率,再通过电池厂家提供的恒功率放电表查找相应可满足容量要求的电池型号。

  蓄电池体终止放电电压按照1.75V定;一般电池厂家给出的功率表为2V单体电池的功率。

  3、直流开关电源系统蓄电池设计容量计算方法

  依据通信行业标准YD/T5040-2005《通信电源设备安装工程设计规范》,电源系统蓄电池总容量应按照下面的公式进行计算:

  其中:

  Q—蓄电池容量(AH)、K—安全系数,取1.25、I—负载电流(A)T—放电小时数(h)、λ—蓄电池放电容量系数(见附表)

  α—蓄电池温度系数(1/℃),当放电小时率≥10时,取α=0.006;当10>放电小时率≥1时,取α=0.008;当放电小时率<1时,取α=0.01。

  t—电池实际所在地最低环境温度数值,所在地有采暖设施时,按15℃考虑无采暖设施时,按5℃考虑。

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